摘要 当前缺血性中风的治疗策略远未达到神经功能恢复的预期目标,亟待开发新的治疗方法。外泌体是一种天然的细胞来源的囊泡,在生理和病理条件下介导细胞间的信号转导,具有免疫原性低、稳定性好、输送效率高、能穿过血脑屏障等生理特性,有可能为缺血性中风的治疗带来新的突破。纳米技术的快速发展推动了工程化外泌体的应用,可有效提高靶向性、增强治疗效果、减少所需剂量。技术的进步也推动了外泌体的临床转化研究。本文概述了外泌体的治疗作用及其在当前缺血性中风治疗策略中的积极作用,包括其抗炎、抗凋亡、自噬调节、血管生成、神经生成和减少胶质瘢痕形成等作用。然而,值得注意的是,尽管外泌体具有巨大的治疗潜力,但仍然缺乏能够产生高纯度外泌体的标准化表征方法和有效的分离技术。未来的优化策略应优先考虑探索合适的分离技术和建立统一的工作流程,以有效利用外泌体进行缺血性中风的诊断或治疗应用。最终,我们的综述旨在总结我们对基于外泌体的缺血性中风治疗前景的理解,并为开发基于外泌体的疗法提供创新思路。关键词:血脑屏障;电针;工程;运动;外泌体;缺血性中风;间充质干细胞;小胶质细胞;神经保护;支架
缺氧缺血性脑病(HIE)具有高死亡或残疾风险。每年,全球1500万人中风,大约33%的病例导致死亡,另有33%导致永久残疾。尽管有所有降低中风的发病率和死亡率的作用,但中风的绝对数量仍在增加。与案件增加有关的最重要因素之一似乎是在过去20年中观察到的预期寿命较长。中风的发生率在65岁以上的患者中显着增加(1)。全球疾病负担(GBD)研究表明,在30年(1990- 2019年)中,中风的绝对数量增加了70%。在全球范围内,残疾调整的终身年份(达利人)的普遍病例增加了119%,每年死亡人数为146%(2)。
*通讯作者:Devika S Manickam 600 Forbes Avenue,453 Mellon Hall,匹兹堡,宾夕法尼亚州15282。电子邮件:soundaramanickd@duq.edu x/twitter:@manickam_lab电话:+1(412)396-4722
本文综述了当前人工智能在缺血性卒中影像学应用的研究进展,分析了主要挑战,并探讨了未来的研究方向。本研究强调了人工智能在梗塞区域自动分割、大血管闭塞检测、卒中结局预测、出血性转化风险评估、缺血性卒中复发风险预测、侧支循环自动分级等领域的应用。研究表明,机器学习(ML)和深度学习(DL)技术在提高诊断准确性、加速疾病识别、预测疾病进展和治疗反应方面具有巨大潜力。但这些技术的临床应用仍然面临数据量限制、模型可解释性、实时监测和更新需求等挑战。此外,本文讨论了 Transformer 架构等大型语言模型在缺血性卒中影像学分析中的应用前景,强调建立大型公共数据库的重要性,未来研究需要关注算法的可解释性和临床决策支持的全面性。总体而言,人工智能在缺血性中风管理中具有重要的应用价值;但必须克服现有的技术和实践挑战才能实现其在临床实践中的广泛应用。
2024 年 6 月 25 日 摘要 目标:使用简化的数学方法定量探索单个皮质神经元细胞体之间的跨膜电位差异如何产生脑电图 (EEG) 的皮肤表面电位,以及如何在院前环境中使用 EEG 检测缺血性中风。方法:从静电学、解剖学和生理学的基本原理出发,可以表征单个皮质神经元细胞体激活过程中产生的表观偶极子的强度。皮质神经元中的瞬时偶极子强度取决于其细胞体的大小和表面积、其电容以及细胞体上出现的跨膜电位差异。EEG 的总电位是许多单个偶极子强度、方向和与电极的距离的函数。皮质神经元活动和放电率降低模拟了急性缺血对一个或两个 EEG 电极下组织的影响。结果:如果在任何时刻,25 个细胞体在最靠近皮肤表面电极的 1 cm 3 体积的灰质中随机活动,则可以模拟临床上真实的 EEG 记录。仅在一个 EEG 电极下完全停止神经活动会导致总体 EEG 信号幅度和频率略有下降。但是,在两个 EEG 电极下,神经活动减少到正常值的 5% 到 50% 之间,会导致 EEG 幅度与正常值相比下降 30% 到 70%。结论:这种电活动变化可用于快速早期检测急性缺血性中风,可能加快溶栓或再灌注治疗,前提是两个电极都位于缺血区域,并将信号与头部另一侧的正常信号进行比较。关键词 : 动作电位、救护车、诊断、偶极子、早期干预、脑电图、缺氧、发病率、神经元、护理人员、即时诊断系统、院前诊断、快速、再灌注、血栓溶解、治疗时间、TPA、远程医疗
手稿版本:作者接受的手稿包装中呈现的版本是作者接受的手稿,可能与已发布的版本或记录的版本有所不同。持续的包裹网址:http://wrap.warwick.ac.uk/185656如何引用:有关最新的书目引用信息,请参考发布版本。如果已知已发布的版本,则链接到上面的存储库项目页面将包含有关访问它的详细信息。版权所有和重复使用:沃里克研究档案门户(WARAP)使沃里克大学的研究人员在以下条件下可用开放访问权限。©2024 Elsevier。在创意共享属性下获得许可 - noncmercial- noderivatives 4.0国际http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nc-nd/4.0/。
有效地将 mRNA 或小分子药物递送到大脑是治疗急性缺血性中风 (AIS) 的重大挑战。为了解决这个问题,我们开发了靶向纳米药物来增加受伤大脑血脑屏障 (BBB) 内皮细胞中的药物浓度。缺血性中风期间的炎症会导致神经元持续死亡和梗塞体积增加。为了实现向发炎的 BBB 的靶向递送,我们将脂质纳米载体 (NC) 与可结合在 BBB 处表达的细胞粘附分子的抗体结合。在短暂性大脑中动脉闭塞小鼠模型中,靶向血管细胞粘附分子-1 (VCAM) 的 NC 实现了最高水平的脑递送,比非靶向 NC 高出近两个数量级。含有编码荧光素酶 mRNA 和 Cre 重组酶的 VCAM 靶向脂质纳米颗粒在缺血性脑组织中表现出选择性表达。缺血性中风后静脉注射抗炎药物,只有当它们被封装在 VCAM 靶向 NC 中时,才能使脑梗塞体积减少 62%(白细胞介素 10 mRNA)或 35%(地塞米松)。因此,VCAM 靶向脂质 NC 代表了一种新的平台,可在受损的半暗带血脑屏障内高度浓缩药物,从而改善 AIS。
目的:临床风险评分对于预测中风患者的预后至关重要。深度学习 (DL) 技术的进步为使用磁共振 (MR) 图像开发预测应用程序提供了机会。我们旨在开发一种基于 MR 的 DL 成像生物标志物,用于预测急性缺血性中风 (AIS) 的预后,并评估其对当前风险评分的额外益处。方法:本研究包括 3338 名 AIS 患者。我们使用深度神经网络架构在 MR 图像和放射组学上训练了一个 DL 模型,以预测中风后三个月的不良功能结果。DL 模型生成了一个 DL 分数,作为 DL 成像生物标志物。我们将该生物标志物的预测性能与保留测试集上的五个风险评分进行了比较。此外,我们评估了将影像生物标志物纳入风险评分是否能提高预测性能。结果:DL 影像生物标志物的受试者工作特征曲线下面积 (AUC) 为 0.788。所研究的五个风险评分的 AUC 分别为 0.789、0.793、0.804、0.810 和 0.826。影像生物标志物的预测性能与四个风险评分相当,但不如一个 (p = 0.038)。将影像生物标志物添加到风险评分中,AUC(p 值)分别提高至 0.831 (0.003)、0.825 (0.001)、0.834 (0.003)、0.836 (0.003) 和 0.839 (0.177)。净重新分类改进和综合判别改进指数也显示出显着改善(所有 p < 0.001)。结论:使用 DL 技术创建基于 MR 的影像生物标志物是可行的,并提高了当前风险评分的预测能力。
急性缺血性卒中(AIS)是全球范围内致残的首要原因,在AIS的超急性期,血管再通治疗具有重要的意义。但血管再通后的再灌注损伤和出血性转化是AIS预后不良的因素。如何尽量减少再灌注损伤和出血性转化,从而大大改善血管再通的预后,成为AIS研究的热点和亟待解决的问题。目前有大量的神经保护药物研究,但一些神经保护剂在人体研究中失败了。本文在对再灌注损伤和出血性转化病理生理机制的认识的基础上,就AIS的神经保护治疗进展以及探索新型神经保护剂面临的挑战进行综述。
(未通过同行评审认证)是作者/资助者。保留所有权利。未经许可就不允许重复使用。此预印本版的版权持有人于2024年2月22日发布。 https://doi.org/10.1101/2024.02.20.581294 doi:Biorxiv Preprint